專利名稱：氣體放電燈的電源供應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型是與電力供應(yīng)系統(tǒng)有關(guān)，特別是指一種高效率的氣體放電燈的電源供應(yīng)器。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有發(fā)光組件的電源供應(yīng)器主要有針對(duì)低功率消耗而設(shè)計(jì)的開(kāi)關(guān)電路，且供應(yīng)高效能發(fā)光組件所需的升壓電路，以及穩(wěn)定發(fā)光組件電流的控制電路，如中國(guó)臺(tái)灣專利公告第553461號(hào)所提供的『全橋式液晶顯示器背光控制電路』，是為以脈波寬度調(diào)變電路(Pulse Width Modulation，PWM)達(dá)到控制燈管的電流，以極性相反之晶體管組成開(kāi)關(guān)組件，以電容器配合變壓器或獨(dú)立電感組件組成諧振網(wǎng)絡(luò)而達(dá)到燈管所需的交流高壓。
上述全橋式液晶顯示器背光控制電路是以定頻操作的脈波寬度調(diào)變電路而控制數(shù)字信號(hào)的工作周期(duty cycle)，進(jìn)而達(dá)到控制燈管的電流，工作周期的大小則直接影響輸入變壓器的基本波的振幅大小，振幅大時(shí)則提供較大轉(zhuǎn)換能量使燈管電流較大，然而僅由工作周期來(lái)控制便產(chǎn)生當(dāng)工作周期較小時(shí)亦使變壓器的轉(zhuǎn)換效率降低的缺點(diǎn)，故而影響整體電路的工作效率；且上述諧振網(wǎng)絡(luò)無(wú)法有效應(yīng)用于復(fù)數(shù)個(gè)燈管的發(fā)光組件，若其共振電感為獨(dú)立電感組件時(shí)，驅(qū)動(dòng)復(fù)數(shù)個(gè)燈管所需的較大轉(zhuǎn)換能量則使造成電感組件的損耗以及成本的浪費(fèi)，若其共振電感為變壓器本體所產(chǎn)生時(shí)，為產(chǎn)生較大轉(zhuǎn)換能量則需增加變壓器的圈數(shù)而同樣造成其損耗增加；故如何降低電路及組件的損耗，并發(fā)揮最佳工作效率的燈管電源供應(yīng)器實(shí)為電路設(shè)計(jì)上的一大挑戰(zhàn)。
實(shí)用新型內(nèi)容實(shí)用新型的主要目的在于提供一種氣體放電燈的電源供應(yīng)器，可有效控制燈管電流大小，而達(dá)到提升該電源供應(yīng)器的工作效率。
本實(shí)用新型的另一目的在于提供一種氣體放電燈的電源供應(yīng)器，可有效供應(yīng)燈管所需的升壓電流，而達(dá)到提升燈管的發(fā)光效率。
為達(dá)成前揭目的，本實(shí)用新型所提供氣體放電燈的電源供應(yīng)器包括有一控制單元、一驅(qū)動(dòng)單元、一輸出單元以及一燈源組，其中該控制單元具有至少二第一輸入端組、一信號(hào)控制電路以及至少二第一輸出端組，該信號(hào)控制電路是電性連接各該第一輸入端組以及各該第一輸出端組，該二第一輸出端組是分別輸出相位差互為180度的數(shù)字信號(hào)；該驅(qū)動(dòng)單元具有二控制端組以及相對(duì)應(yīng)的二驅(qū)動(dòng)端組，該二控制端組是分別電性連接上述該二第一輸出端組及各該驅(qū)動(dòng)端組，該驅(qū)動(dòng)單元透過(guò)各該控制端組輸入該控制單元的數(shù)字信號(hào)后，并處理成二組驅(qū)動(dòng)信號(hào)分別自所對(duì)應(yīng)的各該驅(qū)動(dòng)端組輸出，各組驅(qū)動(dòng)信號(hào)是為兩種彼此間隔有一延遲時(shí)間的數(shù)字信號(hào)；該輸出單元具有與各該驅(qū)動(dòng)端組對(duì)應(yīng)的二第二輸入端組、復(fù)數(shù)個(gè)與各該第二輸入端組相對(duì)應(yīng)的開(kāi)關(guān)組件、一變壓器、復(fù)數(shù)個(gè)阻抗匹配器以及一第二輸出端組，各該第二輸入端組是電性連接所對(duì)應(yīng)的各該驅(qū)動(dòng)端組，各該開(kāi)關(guān)組件于導(dǎo)通與截止的切換瞬時(shí)為零電壓的負(fù)載，該變壓器是同時(shí)具有漏電感及激磁電感的特性；以及該燈源組具有一第三輸入端組、復(fù)數(shù)個(gè)與各該阻抗匹配器相對(duì)應(yīng)的氣體放電燈以及復(fù)數(shù)個(gè)與各該氣體放電燈相對(duì)應(yīng)的第三輸出端組，該第三輸入端組是電性連接于該第二輸出端組以及該些氣體放電燈，各該第三輸出端組是電性連接于所對(duì)應(yīng)的各該氣體放電燈以及該控制單元，各該氣體放電燈的輸出電流是回授至該控制單元，該控制單元以所輸出數(shù)字信號(hào)的工作周期及切換頻率而調(diào)整控制各該氣體放電燈的輸出電流。


以下，茲配合若干圖式列舉一較佳實(shí)施例，用以對(duì)本實(shí)用新型的組成構(gòu)件及功效作進(jìn)一步說(shuō)明，其中所用各圖式的簡(jiǎn)要說(shuō)明如下圖1是本實(shí)用新型所提供第一較佳實(shí)施例的方塊示意圖；圖2是為第一較佳實(shí)施例的控制單元的信號(hào)控制電路示意圖；圖3是為第一較佳實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)單元的電路圖；圖4是為第一較佳實(shí)施例的輸出單元的電路圖；圖5是為第一較佳實(shí)施例的輸出單元的關(guān)鍵作業(yè)波形圖；圖6是為本實(shí)用新型所提供第二較佳實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)單元的應(yīng)用電路；圖7是為本實(shí)用新型所提供第三較佳實(shí)施例的輸出單元的應(yīng)用電路；圖8是為上述第三較佳實(shí)施例的輸出單元的關(guān)鍵作業(yè)波形圖；圖9是為本實(shí)用新型所提供第四較佳實(shí)施例的應(yīng)用電路圖。
主要組件符號(hào)說(shuō)明1、2、3、4電源供應(yīng)器10控制單元 11、12第一輸入端組13、14第一輸出端組 15信號(hào)控制電路150控制器20、70驅(qū)動(dòng)單元
21、22控制端組23、24驅(qū)動(dòng)端組231、241上級(jí)輸出端232、242下級(jí)輸出端25、26延遲電路252、262下級(jí)驅(qū)動(dòng)電路251、261、253、263上級(jí)驅(qū)動(dòng)電路30、80輸出單元31、32第二輸入端組311、312、321、322閘極端33第二輸出端組34、37變頻器35變壓器 36阻抗匹配器40燈源組 41第三輸入端組42第三輸出端組43氣體放電燈50直流電壓源 60電流設(shè)定終端91直流輸入電壓92控制電路93轉(zhuǎn)換驅(qū)動(dòng)電路94全橋式變頻器95燈源組 96保護(hù)電路C1諧振電容C323補(bǔ)償電容C3、C8、C10電容器CS1、CS2、CS3、CS4雜散電容D開(kāi)關(guān)切換周期 D6、D7二極管DS1、DS2、DS3、DS4反向二極管IR共振電流L1、L2電感器LAMP1、2、3、4、5、6氣體放電燈Q317雙極性接面晶體管R13、R14電阻 R340補(bǔ)償電阻S 1、S2、S3、S4晶體管 VAB負(fù)載端電壓VC儲(chǔ)存電能電壓Vdc直流電壓
具體實(shí)施方式
請(qǐng)參閱圖1所示，為本實(shí)用新型所提供氣體放電燈的電源供應(yīng)器1的方塊示意圖，該電源供應(yīng)器1具有一控制單元10、一驅(qū)動(dòng)單元20、一輸出單元30以及一燈源組40；其中，該控制單元10、該驅(qū)動(dòng)單元20以及該輸出單元30是電性連接一直流電壓源50，可獲得電路直流操作所需的電壓；該控制單元10是以二第一輸入端組11、12分別電性連接一電流設(shè)定終端60以及該燈源組40，并以二第一輸出端組13、14電性連接該驅(qū)動(dòng)單元20的二控制端組21、22，該驅(qū)動(dòng)單元20是以二驅(qū)動(dòng)端組23、24電性連接該輸出單元30的二第二輸入端組31、32，該輸出單元30是以一第二輸出端組33電性連接該燈源組40的第三輸入端組41，該燈源組40更以復(fù)數(shù)個(gè)第三輸出端組42電性連接該控制單元10的第一輸入端組11；針對(duì)該控制單元10、驅(qū)動(dòng)單元20以及輸出單元30的詳細(xì)電路構(gòu)造敘述如下該控制單元10并具有一信號(hào)控制電路15，為脈波寬度調(diào)變特性的電路，可控制輸出數(shù)字信號(hào)的工作周期及頻率，是電性連接各該第一輸入端組11、12以及各該第一輸出端組13、14，該信號(hào)控制電路15主要由一控制器150所組成，圖2參照，該控制器150為Texas Instruments，F(xiàn)airchildSemiconductor，On Semiconductor等公司公開(kāi)販?zhǔn)鄣腡L494，TL494的腳位1(PIN1)是電性連接該第一輸入端組12，為該電源供應(yīng)器1的電流回路輸入端，腳位2是電性連接該第一輸入端組11，用以接收該電流設(shè)定終端60所預(yù)設(shè)的最適電流輸出的信號(hào)設(shè)定，腳位3是由腳位1及腳位2的信號(hào)大小比較而控制該控制器150輸出數(shù)字信號(hào)的工作周期，且透過(guò)一補(bǔ)償電阻R340及一補(bǔ)償電容C323電性連接該腳位2以穩(wěn)定該腳位3所輸出的信號(hào)，腳位6是以一雙極性接面晶體管(Bipolar Junction Transistor，BJT)Q317電性連接該腳位3，通過(guò)由該晶體管Q317的基極(base)輸入端所接收的信號(hào)大小而控制該控制器150輸出數(shù)字信號(hào)的操作頻率，腳位9及腳位10是產(chǎn)生出相位差互為180度的數(shù)字信號(hào)自各該第一輸出端組13、14輸出。
請(qǐng)參照?qǐng)D3所示該驅(qū)動(dòng)單元20的電路圖，該驅(qū)動(dòng)單元20具有二延遲電路25、26分別電性連接各該控制端組21、22，該延遲電路25并電性連接各上、下級(jí)驅(qū)動(dòng)電路251、252，該延遲電路26則電性連接各上、下級(jí)驅(qū)動(dòng)電路261、262，且各該上、下級(jí)驅(qū)動(dòng)電路251、252分別電性連接于構(gòu)成該驅(qū)動(dòng)端組23的各上、下級(jí)輸出端231、232，各該上、下級(jí)驅(qū)動(dòng)電路261、262分別電性連接于構(gòu)成該驅(qū)動(dòng)端組24的各上、下級(jí)輸出端241、242；該延遲電路25是為二組各以正、反向二極管D6、D7構(gòu)成的電路，若該控制器150的腳位9輸入該控制端組21的數(shù)字信號(hào)為低準(zhǔn)位(low)轉(zhuǎn)為高準(zhǔn)位(high)時(shí)，電流流過(guò)該正向二極管D6較之于流過(guò)與該反向二極管D7所并聯(lián)的電阻R14為快，因此該上級(jí)驅(qū)動(dòng)電路251的電容器C8則較該下級(jí)驅(qū)動(dòng)電路252的電容器C10更快轉(zhuǎn)為高準(zhǔn)位，故由組成各該上、下級(jí)驅(qū)動(dòng)電路251、252的各晶體管的特性可知，該上級(jí)輸出端231較該下級(jí)輸出端232更快輸出具有高準(zhǔn)位的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，反之，當(dāng)該控制器150的腳位9輸入該控制端組21的數(shù)字信號(hào)為高準(zhǔn)位轉(zhuǎn)為低準(zhǔn)位時(shí)，電流流過(guò)該反向二極管D7較之于流過(guò)與該正向二極管D6所并聯(lián)的電阻R13為快，因此該下級(jí)驅(qū)動(dòng)電路252的電容器C10則較該上級(jí)驅(qū)動(dòng)電路251的電容器C8更快轉(zhuǎn)為低準(zhǔn)位，故該下級(jí)輸出端232較該上級(jí)輸出端231更快輸出具有低準(zhǔn)位的驅(qū)動(dòng)信號(hào)；上述各該上、下級(jí)輸出端231、232所輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)的時(shí)間差，即為該延遲電路25所產(chǎn)生的延遲時(shí)間；由于各該延遲電路25、26以及所對(duì)應(yīng)的各該上、下級(jí)驅(qū)動(dòng)電路251、261、252、262分別為相同電路組件的組成，故同理可知，該延遲電路26亦透過(guò)各該上、下級(jí)輸出端241、242輸出具有延遲時(shí)間差的驅(qū)動(dòng)信號(hào)；由于自各該控制端組21、22輸入的數(shù)字信號(hào)互有180度的相位差，因此自各該驅(qū)動(dòng)端組23、24輸出的兩組驅(qū)動(dòng)信號(hào)亦互有180度的相位差。
請(qǐng)參照?qǐng)D4所示該輸出單元30的電路圖，該輸出單元30包括有一全橋式變頻器34、一變壓器35以及復(fù)數(shù)個(gè)阻抗匹配器36，該變頻器34是電性連接于該變壓器35以及該直流電壓源50所產(chǎn)生的直流電壓Vdc，該些阻抗匹配器36是電性連接于該變壓器35以及該第二輸出端組33，各該阻抗匹配器36并與該燈源組40的各氣體放電燈43相對(duì)應(yīng)；該變頻器34具有由四晶體管S1、S2、S3、S4以及相對(duì)應(yīng)并聯(lián)的反向二極管DS1、DS2、DS3、DS4所組成的開(kāi)關(guān)組件，各該晶體管S1、S2、S3、S4為閘極電場(chǎng)控制的金屬氧化物半導(dǎo)體(金氧半場(chǎng)效晶體管，MOSFET)，并分別存在有內(nèi)部的雜散電容CS1、CS2、CS3、CS4，該二晶體管S1、S3是以電洞為通道載子的場(chǎng)效晶體管(正型金氧半場(chǎng)效晶體管，p-MOSFET)，該二晶體管S2、S4是以電子為信道載子的場(chǎng)效晶體管(負(fù)型金氧半場(chǎng)效晶體管，n-MOSFET)，該二晶體管S1、S2的閘極端311、312是電性連接于該第二輸入端組31，且分別對(duì)應(yīng)于該驅(qū)動(dòng)端組23的上、下級(jí)輸出端231、232，故該二晶體管S1、S2可獲得互相有延遲時(shí)間差的二驅(qū)動(dòng)信號(hào)，并由于晶體管S1、S2的極性相反而使該二驅(qū)動(dòng)信號(hào)為互補(bǔ)驅(qū)動(dòng)兩者的導(dǎo)通與截止，同理，該二晶體管S3、S4的閘極端321、322是電性連接于該第二輸入端組32，且分別對(duì)應(yīng)于該驅(qū)動(dòng)端組24的上、下級(jí)輸出端241、242，故該二晶體管S3、S4可獲得互相有延遲時(shí)間差的二驅(qū)動(dòng)信號(hào)而互補(bǔ)驅(qū)動(dòng)兩者的導(dǎo)通與截止。
實(shí)際電路運(yùn)作狀況下，由該變頻器34的諧振電容C1、該變壓器35的漏電感及激磁電感、該些阻抗匹配器36以及該些氣體放電燈43構(gòu)成該電源供應(yīng)器1的諧振網(wǎng)絡(luò)，且通過(guò)由該變壓器35的激磁電感參與諧振可減少該變壓器35的圈數(shù)而提升效率；該變頻器34以各該晶體管S1、S2、S3、S4作為開(kāi)關(guān)組件，可提供高頻率切換的方波電壓給諧振網(wǎng)絡(luò)，并透過(guò)負(fù)載端A所連接的該諧振電容C1輸出共振電流IR并輸入該變壓器35使升高電壓后，配合諧振網(wǎng)絡(luò)的共振效應(yīng)以及高負(fù)載品質(zhì)因素(loadqualityfactor)消除高諧波電流成分，最后透過(guò)該第二輸出端組33輸出正弦波的交流電源信號(hào)至該些氣體放電燈43；請(qǐng)參照?qǐng)D5所示的關(guān)鍵作業(yè)波形，并由以下詳述說(shuō)明單一周期內(nèi)各時(shí)間間隔的運(yùn)作波形t0到t1時(shí)，晶體管S2、S3導(dǎo)通，晶體管S1、S4截止，A點(diǎn)電位因S2導(dǎo)通而被限制在零電位，B點(diǎn)電位因S3導(dǎo)通而被限制在Vdc，雜散電容CS1、CS4則處于充電狀態(tài)，故負(fù)載端電壓VAB為-Vdc，因此能量傳入諧振網(wǎng)絡(luò)，共振電流IR為離開(kāi)B點(diǎn)流向A點(diǎn)。
t1到t2時(shí)，延續(xù)上一時(shí)段晶體管S3導(dǎo)通及晶體管S1、S4截止，而晶體管S2切換至截止?fàn)顟B(tài)，B點(diǎn)電位同樣限制在Vdc，雜散電容CS1轉(zhuǎn)為放電狀態(tài)，共振電流IR離開(kāi)B點(diǎn)流向A點(diǎn)對(duì)雜散電容CS2充電，當(dāng)雜散電容CS2充電至使A點(diǎn)電位上升至Vdc時(shí)，二極管DS1轉(zhuǎn)為導(dǎo)通時(shí)，A點(diǎn)電位則被限制在Vdc，故負(fù)載端電壓VAB轉(zhuǎn)為零。
t2到t3時(shí)，延續(xù)上一時(shí)段晶體管S3導(dǎo)通及晶體管S2、S4截止，而晶體管S1切換至導(dǎo)通狀態(tài)，雜散電容CS2則處于充電狀態(tài)，B點(diǎn)電位同樣被限制在Vdc，A點(diǎn)電位亦被限制在Vdc且使晶體管S1切換的瞬時(shí)兩端點(diǎn)電位差為零，故可維持在零電壓切換而無(wú)功率損耗，負(fù)載端電壓VAB為零，因此無(wú)能量傳入諧振網(wǎng)絡(luò)，共振電流IR為離開(kāi)B點(diǎn)流向A點(diǎn)。
t3到t4時(shí)，延續(xù)上一時(shí)段晶體管S1導(dǎo)通及晶體管S2、S4截止，而晶體管S3切換至截止?fàn)顟B(tài)，A點(diǎn)電位同樣被限制在Vdc，雜散電容CS3轉(zhuǎn)為充電狀態(tài)，共振電流IR離開(kāi)A點(diǎn)流向B點(diǎn)對(duì)雜散電容CS4放電，當(dāng)雜散電容CS4放電至使B點(diǎn)電位下降至零時(shí)，二極管DS4轉(zhuǎn)為導(dǎo)通時(shí)，B點(diǎn)電位則被限制在零，故負(fù)載端電壓VAB轉(zhuǎn)為Vdc。
t4到t5時(shí)，延續(xù)上一時(shí)段晶體管S1導(dǎo)通及晶體管S2、S3截止，而晶體管S4切換至導(dǎo)通狀態(tài)，A點(diǎn)電位同樣被限制在Vdc，B點(diǎn)電位亦同樣被限制在零且使晶體管S4切換的瞬時(shí)兩端點(diǎn)電位差為零，故可維持在零電壓切換而無(wú)功率損耗，共振電流IR轉(zhuǎn)為離開(kāi)A點(diǎn)流向B點(diǎn)，負(fù)載端電壓VAB為Vdc，因此能量傳入諧振網(wǎng)絡(luò)。
t5到t6時(shí)，延續(xù)上一時(shí)段晶體管S1導(dǎo)通及晶體管S2、S3截止，而晶體管S4切換至截止?fàn)顟B(tài)，A點(diǎn)電位同樣被限制在Vdc，雜散電容CS3轉(zhuǎn)為放電狀態(tài)，共振電流IR離開(kāi)A點(diǎn)流向B點(diǎn)對(duì)雜散電容CS4充電，當(dāng)雜散電容CS4充電至使B點(diǎn)電位上升至Vdc時(shí)，二極管DS3轉(zhuǎn)為導(dǎo)通時(shí)，B點(diǎn)電位則被限制在Vdc，故負(fù)載端電壓VAB轉(zhuǎn)為零。
t6到t7時(shí)，延續(xù)上一時(shí)段晶體管S1導(dǎo)通及晶體管S2、S4截止，而晶體管S3切換至導(dǎo)通狀態(tài)，A點(diǎn)電位同樣被限制在Vdc，B點(diǎn)電位亦同樣被限制在Vdc且使晶體管S3切換的瞬時(shí)兩端點(diǎn)電位差為零，故可維持在零電壓切換而無(wú)功率損耗，負(fù)載端電壓VAB為零，因此無(wú)能量傳入諧振網(wǎng)絡(luò)，共振電流IR轉(zhuǎn)為離開(kāi)A點(diǎn)流向B點(diǎn)。
t7到t8時(shí)，延續(xù)上一時(shí)段晶體管S3導(dǎo)通及晶體管S2、S4截止，而晶體管S1切換至截止?fàn)顟B(tài)，B點(diǎn)電位同樣被限制在Vdc，雜散電容CS1轉(zhuǎn)為充電狀態(tài)，共振電流IR離開(kāi)B點(diǎn)流向A點(diǎn)對(duì)雜散電容CS2放電，當(dāng)雜散電容CS2放電至使A點(diǎn)電位下降至零時(shí)，二極管DS2轉(zhuǎn)為導(dǎo)通時(shí)，A點(diǎn)電位則被限制在零，故負(fù)載端電壓VAB轉(zhuǎn)為-Vdc。
因此當(dāng)晶體管S2、S3同時(shí)導(dǎo)通以及晶體管S1、S4同時(shí)導(dǎo)通的時(shí)段，該變頻器34的負(fù)載輸出便將能量傳輸至諧振網(wǎng)絡(luò)，以提供該些氣體放電燈43運(yùn)作所需的交流電源，且能量有效轉(zhuǎn)換的時(shí)段是由晶體管S2、S4的工作周期控制，亦即該驅(qū)動(dòng)單元20的各該下級(jí)驅(qū)動(dòng)端232、242所輸出數(shù)字信號(hào)的工作周期，故該控制單元10輸出至各該控制端組21、22的數(shù)字信號(hào)有越大的工作周期則使該變壓器35的能量傳輸效率提高，而該些氣體放電燈43有較高的發(fā)光效率。
該些氣體放電燈43通過(guò)由諧振網(wǎng)絡(luò)獲得能量而得以發(fā)光時(shí)，便透過(guò)所對(duì)應(yīng)的各該第三輸出端組42將電流大小信號(hào)輸入該控制單元10的控制器150，若由TL494的腳位1偵測(cè)到電流信號(hào)小于腳位2所預(yù)設(shè)的電流設(shè)定值的信號(hào)，腳位3則輸出低準(zhǔn)位的信號(hào)，可控制該控制器150輸出具有最大工作周期(接近50％)的數(shù)字信號(hào)，因此該輸出單元30可得到最大的轉(zhuǎn)換效率，并增加該些氣體放電燈43的電流，當(dāng)腳位1偵測(cè)到電流信號(hào)增加，腳位3所輸出的信號(hào)亦增加，使增加晶體管Q317基極的輸入信號(hào)，同時(shí)使晶體管Q317集極電流增加而降低腳位6的整體等效電阻，故使該控制器150輸出的切換頻率增加，因而亦增加該些氣體放電燈43的電流，使達(dá)到相同于所預(yù)設(shè)的電流設(shè)定值；若當(dāng)電流信號(hào)增加至切換頻率大于該輸出單元30的諧振網(wǎng)絡(luò)的共振頻率后，該諧振網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載品質(zhì)因素因而降低，故使該些氣體放電燈43的電流降低，而維持穩(wěn)定的電流大?。划?dāng)然若該些氣體放電燈43的電流尚大于腳位2的電流設(shè)定值時(shí)，腳位3則輸出高準(zhǔn)位的信號(hào)以降低該控制器150的工作周期，因此降低該些氣體放電燈43的電流，再重復(fù)以調(diào)整切換頻率的方式調(diào)整電流，直至相同于所預(yù)設(shè)的電流設(shè)定值。
故該控制單元10先以輸出最大工作周期的操作信號(hào)使該輸出單元30具有最大轉(zhuǎn)換效率，再進(jìn)一步通過(guò)由改變切換頻率而得以控制該些氣體放電燈43的電流大小，且當(dāng)切換頻率已達(dá)諧振網(wǎng)絡(luò)的共振頻率而電流尚大于預(yù)設(shè)的電流設(shè)定值時(shí)，再以改變工作周期達(dá)到控制該些氣體放電燈43的電流大小。
值得一提的是，該輸出單元30的各晶體管S1、S2、S3、S4亦可統(tǒng)一設(shè)計(jì)為以電子為信道載子的場(chǎng)效晶體管(負(fù)型金氧半場(chǎng)效晶體管，n-MOSFET)，僅需將該驅(qū)動(dòng)單元20的各該上級(jí)驅(qū)動(dòng)電路251、261稍做調(diào)整，如圖6所示本實(shí)用新型另一氣體放電燈的電源供應(yīng)器2的驅(qū)動(dòng)單元70，是以二上級(jí)驅(qū)動(dòng)電路253、263搭配原本的各該延遲電路25、26及各該下級(jí)驅(qū)動(dòng)電路252、262，其中A、B節(jié)點(diǎn)是分別與該變頻器34的負(fù)載端A、B相連接；因此當(dāng)各該控制端組21、22輸入為高準(zhǔn)位的信號(hào)時(shí)，由前述驅(qū)動(dòng)單元20的原理以及各該上級(jí)驅(qū)動(dòng)電路253、263的各晶體管的特性可知，各該上級(jí)輸出端231、241輸出具有低準(zhǔn)位的驅(qū)動(dòng)信號(hào)可較相對(duì)應(yīng)的各該下級(jí)輸出端232、242輸出具有高準(zhǔn)位的驅(qū)動(dòng)信號(hào)快了一延遲時(shí)間差，故各該驅(qū)動(dòng)端組23、24所輸出的各組驅(qū)動(dòng)信號(hào)可互補(bǔ)驅(qū)動(dòng)所對(duì)應(yīng)負(fù)型金氧半場(chǎng)效晶體管S1、S2及S3、S4的導(dǎo)通與截止，且兩組驅(qū)動(dòng)信號(hào)的間亦互有180度的相位差，同理可適用于當(dāng)各該控制端組21、22輸入為低準(zhǔn)位信號(hào)的電路運(yùn)作，因此本實(shí)施例所提供該電源供應(yīng)器2的驅(qū)動(dòng)單元70可具有如同上述該電源供應(yīng)器1的功能，且更簡(jiǎn)便了晶體管組件的制程設(shè)計(jì)。
另請(qǐng)參閱圖7所示本實(shí)用新型另一氣體放電燈的電源供應(yīng)器3的輸出單元80，為上述該電源供應(yīng)器1的輸出單元30的另一有效應(yīng)用電路；該輸出單元80的特征是在于一具有升壓電路的全橋式變頻器37，除增加的二電感器L1、L2以及一升壓電容器C3外，其余的電路構(gòu)件則相同于該輸出單元30，因此針對(duì)該變頻器37的功能構(gòu)造而詳述于下該電容器C3是并聯(lián)于該直流電壓Vdc，各該電感器L1、L2是電性連接于該直流電壓Vdc的高電位端，且該電感器L1與該二晶體管S1、S2相并聯(lián)，該電感器L2與該二晶體管S3、S4相并聯(lián)，因此由該電容器C3及該電感器L1所構(gòu)成的升壓電路是作用于與該第二輸入端組31所對(duì)應(yīng)的二晶體管S1、S2，當(dāng)該晶體管S2導(dǎo)通時(shí)，電能儲(chǔ)存在該電感器L1，而當(dāng)晶體管S2截止且該晶體管S1導(dǎo)通時(shí)，電能即由該電感器L1傳導(dǎo)至該電容器C3，同理而等效于由該電容器C3及該電感器L2所構(gòu)成的升壓電路作用于與該第二輸入端組32對(duì)應(yīng)的二晶體管S3、S4，因此該電容器C3的儲(chǔ)存電能電壓VC則提供為該變頻器37的直流輸入電壓源，取代了該變頻器34直接以直流電壓Vdc作為直流輸入電壓源的作用，該電容器C3所提供的儲(chǔ)存電能電壓VC為直流電壓Vdc的1/(1-D)倍，其中D為晶體管S2、S4的開(kāi)關(guān)切換周期；若該控制單元10輸出為對(duì)稱工作周期的數(shù)字信號(hào)，使D為50％，而造成該變頻器37輸入的儲(chǔ)存電能電壓VC為直流電壓Vdc的兩倍，因此該變頻器37的輸出負(fù)載端電壓VAB可提供該變壓器35有更高的操作電壓，參照?qǐng)D8的關(guān)鍵作業(yè)波形，故達(dá)到維持輸出電流卻可使輸出電路升壓的功能，因此減少了變壓器的損耗，即可以較小的變壓器達(dá)到升壓的功效，且由于同樣具有零電壓切換的開(kāi)關(guān)電路的優(yōu)點(diǎn)，更因此不但減輕產(chǎn)品重量及成本，亦使該電源供應(yīng)器3的電路效率提升。
當(dāng)然，上述所提供的該些驅(qū)動(dòng)電源供應(yīng)器1、2、3皆可等效應(yīng)用于增加其它電路單元應(yīng)用的驅(qū)動(dòng)電源，如圖9所示為本實(shí)用新型所提供氣體放電燈的電源供應(yīng)器4的具體電路實(shí)施，是可與圖1所示該電源供應(yīng)器1的方塊示意圖相互參照，包含有與該直流電壓源50等效的直流輸入電壓91，是以12伏特的直流電源供應(yīng)該電源供應(yīng)器4的直流操作；與該控制單元10等效的控制電路92，同樣使用TL494作為脈波寬度調(diào)變特性的電路；與該驅(qū)動(dòng)單元20等效的轉(zhuǎn)換驅(qū)動(dòng)電路93；與該輸出單元30等效的直流/交流轉(zhuǎn)換(DC/AC)全橋式變頻器94，且更與該電源供應(yīng)器3的全橋式變頻器37同樣具有升壓電路；與該燈源組40等效的氣體放電燈燈源組95，該燈源組95更電性連接一保護(hù)電路96，是有與該燈源組95的各氣體放電燈LAMP1、2、3、4、5、6相對(duì)應(yīng)的電流開(kāi)關(guān)保護(hù)控制電路，可用以提供該氣體放電燈燈源組的過(guò)電壓保護(hù)、燈管開(kāi)路保護(hù)、燈管老化保護(hù)以及燈管電流控制，使該燈源組95輸出穩(wěn)定的電流并提供有效的電流回路至該控制電路92，同樣使該控制電路92達(dá)成調(diào)整電流大小的功能。
以上所述的，僅為本實(shí)用新型的較佳可行實(shí)施例而已，故舉凡應(yīng)用本實(shí)用新型說(shuō)明書(shū)及申請(qǐng)專利范圍所為的等效結(jié)構(gòu)變化，理應(yīng)包含在本實(shí)用新型的專利范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種氣體放電燈的電源供應(yīng)器，其特征在于，包括有一控制單元，該控制單元具有至少二第一輸入端組、一信號(hào)控制電路以及至少二第一輸出端組，該信號(hào)控制電路是電性連接各該第一輸入端組以及各該第一輸出端組，該二第一輸出端組是分別輸出相位差互為180度的數(shù)字信號(hào)；一驅(qū)動(dòng)單元，該驅(qū)動(dòng)單元具有二控制端組以及相對(duì)應(yīng)的二驅(qū)動(dòng)端組，該二控制端組是分別電性連接上述該二第一輸出端組及各該驅(qū)動(dòng)端組，該驅(qū)動(dòng)單元透過(guò)各該控制端組輸入該控制單元的數(shù)字信號(hào)后，并處理成二組驅(qū)動(dòng)信號(hào)分別自所對(duì)應(yīng)的各該驅(qū)動(dòng)端組輸出，各組驅(qū)動(dòng)信號(hào)是為兩種彼此間隔有一延遲時(shí)間的數(shù)字信號(hào)；一輸出單元，該輸出單元具有與各該驅(qū)動(dòng)端組對(duì)應(yīng)的二第二輸入端組、復(fù)數(shù)個(gè)與各該第二輸入端組相對(duì)應(yīng)的開(kāi)關(guān)組件、一變壓器、復(fù)數(shù)個(gè)阻抗匹配器以及一第二輸出端組，各該第二輸入端組是電性連接所對(duì)應(yīng)的各該驅(qū)動(dòng)端組，各該開(kāi)關(guān)組件于導(dǎo)通與截止的切換瞬時(shí)為零電壓的負(fù)載，該變壓器是同時(shí)具有漏電感及激磁電感；以及一燈源組，該燈源組具有一第三輸入端組、復(fù)數(shù)個(gè)與各該阻抗匹配器相對(duì)應(yīng)的氣體放電燈以及復(fù)數(shù)個(gè)與各該氣體放電燈相對(duì)應(yīng)的第三輸出端組，該第三輸入端組是電性連接于該第二輸出端組以及該些氣體放電燈，各該第三輸出端組是電性連接于所對(duì)應(yīng)的各該氣體放電燈以及該控制單元，各該氣體放電燈的輸出電流是回授至該控制單元，該控制單元以所輸出數(shù)字信號(hào)的工作周期及切換頻率而調(diào)整控制各該氣體放電燈的輸出電流。
2.依據(jù)權(quán)利要求1所述氣體放電燈的電源供應(yīng)器，其特征在于，所述該控制單元的信號(hào)控制電路為脈波寬度調(diào)變的電路，可控制該控制單元所輸出數(shù)字信號(hào)的工作周期及頻率。
3.依據(jù)權(quán)利要求2所述氣體放電燈的電源供應(yīng)器，其特征在于，所述該信號(hào)控制電路包含一TL494組件。
4.依據(jù)權(quán)利要求3所述氣體放電燈的電源供應(yīng)器，其特征在于，所述該TL494的腳位1是與該燈源組電性連接。
5.依據(jù)權(quán)利要求4所述氣體放電燈的電源供應(yīng)器，其特征在于，所述該控制單元具有二第一輸入端組，分別電性連接一電流設(shè)定終端以及該燈源組，該電流設(shè)定終端是對(duì)應(yīng)連接于該TL494的腳位2，用以輸入設(shè)定該燈源組的最適電流輸出的預(yù)設(shè)電流大小。
6.依據(jù)權(quán)利要求3所述氣體放電燈的電源供應(yīng)器，其特征在于，所述該TL494的腳位3是透過(guò)一補(bǔ)償電阻及一補(bǔ)償電容電性連接該TL494的腳位2，用以穩(wěn)定該腳位3所輸出的信號(hào)。
7.依據(jù)權(quán)利要求3所述氣體放電燈的電源供應(yīng)器，其特征在于，所述該TL494的腳位6是以一雙極性接面晶體管電性連接該TL494的腳位3，通過(guò)由該晶體管的基極輸入端所接收的信號(hào)大小而控制該信號(hào)控制電路所輸出數(shù)字信號(hào)的操作頻率。
8.依據(jù)權(quán)利要求3所述氣體放電燈的電源供應(yīng)器，其特征在于，所述該TL494的腳位9及腳位10是分別電性連接各該第一輸出端組，且輸出相位差互為180度的數(shù)字信號(hào)。
9.依據(jù)權(quán)利要求1所述氣體放電燈的電源供應(yīng)器，其特征在于，所述該驅(qū)動(dòng)單元包含有二延遲電路，是分別電性連接各該控制端組，各該延遲電路具有一正向二極管并聯(lián)一電阻器以及一反向二極管并聯(lián)一電阻器。
10.依據(jù)權(quán)利要求1所述氣體放電燈的電源供應(yīng)器，其特征在于，所述該控制單元、該驅(qū)動(dòng)單元以及該輸出單元是電性連接一直流電壓源，可獲得電路直流操作所需的電壓。
11.依據(jù)權(quán)利要求10所述氣體放電燈的電源供應(yīng)器，其特征在于，所述該輸出單元更包括有一全橋式變頻器，是電性連接于該些第二輸入端組、該直流電壓源以及該變壓器。
12.依據(jù)權(quán)利要求11所述氣體放電燈的電源供應(yīng)器，其特征在于，所述該全橋式變頻器具有由四晶體管以及相對(duì)應(yīng)并聯(lián)的反向二極管所組成的開(kāi)關(guān)組件，各該晶體管為閘極電場(chǎng)控制的金屬氧化物半導(dǎo)體即金氧半場(chǎng)效晶體管，MOSFET。
13.依據(jù)權(quán)利要求12所述氣體放電燈的電源供應(yīng)器，其特征在于，所述二該晶體管是以電洞為通道載子的場(chǎng)效晶體管即正型金氧半場(chǎng)效晶體管，p-MOSFET，另外二該晶體管是以電子為信道載子的場(chǎng)效晶體管即負(fù)型金氧半場(chǎng)效晶體管，n-MOSFET。
14.依據(jù)權(quán)利要求12所述氣體放電燈的電源供應(yīng)器，其特征在于，所述各該晶體管是以電子為信道載子的場(chǎng)效晶體管即負(fù)型金氧半場(chǎng)效晶體管，n-MOSFET。
15.依據(jù)權(quán)利要求11所述氣體放電燈的電源供應(yīng)器，其特征在于，所述該變頻器具有由一電容器及二電感器組成的升壓電路，該電容器是并聯(lián)于該直流電壓源，各該電感器是電性連接于該直流電壓源的高電位端。
16.依據(jù)權(quán)利要求1所述氣體放電燈的電源供應(yīng)器，其特征在于，所述該燈源組更電性連接一保護(hù)電路，該保護(hù)電路是有與各該氣體放電燈相對(duì)應(yīng)的電流開(kāi)關(guān)保護(hù)控制電路，各該電流開(kāi)關(guān)保護(hù)控制電路是用以提供各該氣體放電燈的過(guò)電壓保護(hù)、燈管開(kāi)路保護(hù)、燈管老化保護(hù)以及燈管電流控制。
專利摘要一種氣體放電燈的電源供應(yīng)器，包括有一控制單元、一驅(qū)動(dòng)單元、一輸出單元以及一燈源組，控制單元是用以輸出相位差互為180度的二數(shù)字信號(hào)；驅(qū)動(dòng)單元是將接收自控制單元的二數(shù)字信號(hào)處理成彼此間隔有一延遲時(shí)間的兩組驅(qū)動(dòng)信號(hào)；輸出單元具有復(fù)數(shù)個(gè)開(kāi)關(guān)組件、一變壓器以及復(fù)數(shù)個(gè)阻抗匹配器，各開(kāi)關(guān)組件于導(dǎo)通與截止的切換瞬時(shí)為零電壓的負(fù)載，變壓器是同時(shí)具有漏電感及激磁電感的特性；燈源組具有復(fù)數(shù)個(gè)與各阻抗匹配器相對(duì)應(yīng)的氣體放電燈，各氣體放電燈的輸出電流是回授至控制單元，控制單元以所輸出數(shù)字信號(hào)的工作周期及切換頻率而調(diào)整控制各氣體放電燈的輸出電流。
文檔編號(hào)H05B41/36GK2812498SQ20052011283
公開(kāi)日2006年8月30日 申請(qǐng)日期2005年8月2日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月2日
發(fā)明者陳文富, 蔡進(jìn)德, 林敬穎 申請(qǐng)人:環(huán)隆科技股份有限公司